Global climate change has made it increasingly urgent not only to reduce CO₂ emissions, but also to develop effective strategies for capturing and recycling carbon from the atmosphere. Among various biological approaches, microalgae have emerged as a highly promising platform for next-generation bio–carbon recycling technologies because of their high photosynthetic CO₂ fixation capacity and their ability to produce a wide variety of valuable biomolecules.

In this lecture, I will present our recent efforts to develop a novel bio-reactor system utilizing microalgae to accelerate decarbonization efficiency. By integrating genome and transcriptome analyses, reconstruction of metabolic pathways, and molecular breeding including genome editing, we aim to enhance both CO₂ fixation rates and biomass productivity. I will discuss how insights derived from fundamental research are translated into the design of reactor systems and operational conditions, highlighting several representative case studies.

In addition, I will explore how these technologies can be implemented in society in harmony with freshwater biodiversity conservation and the sustainable use of freshwater resources, thereby linking “decarbonization” with new value creation for local communities and industries. Through this talk, I hope to illustrate how fundamental knowledge from bioinformatics, evolutionary genomics, and synthetic biology can be converted into practical decarbonization solutions based on microalgae-driven bio-reactors.

 

地球規模で進行する気候変動に対し、CO₂排出削減と同時に「大気中の炭素をいかに回収し、循環させるか」が重要な課題となっています。なかでも、光合成生物である微細藻類は、高いCO₂固定能力と多様な有用物質生産能を併せ持つことから、次世代型バイオ・カーボンリサイクル技術の有望なプラットフォームとして注目されています。

本講演では、微細藻類のゲノム・遺伝子発現解析、代謝経路の理解、さらには分子育種・ゲノム編集技術を統合することにより、CO₂固定効率とバイオマス生産性を同時に高めることを目指した新規バイオリアクター開発の取り組みを紹介します。基礎研究から得られた知見をどのようにリアクターシステムの設計や運転条件に反映させているかについて、具体的な例を交えながら議論します。

さらに、水圏生物多様性の保全や水圏資源の持続的利用と調和させながら、地域社会・産業界と連携して「脱炭素＋価値創出」を両立させる社会実装の可能性について展望します。本講演を通じて、バイオインフォマティクス、進化ゲノミクス、合成生物学といった基礎科学の知見が、微細藻類バイオリアクターを軸とした新たな脱炭素化ソリューションにどのようにつながるのかを示したいと考えています。

東京大学大学院理学系研究科・生物科学専攻・植物生理学研究室